JPH01235237A - 気相反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば半導体基板製造において用いられる気相
反応装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、シリコン基板等の試料上にシリコン単結晶の薄膜
をエピタキシャル成長させる場合、反応容器に収容され
た試料を加熱するために、赤外線加熱器を気相反応装置
に配していた。

しかし、反応容器の器壁温度が高くなり、反応ガスが分
解してその分解生成物が器壁に付着すると、赤外線加熱
器から発せられた赤外線が器壁の付着物によって遮断さ
れ基板に到達しなくなるため、試料を充分に加熱するこ
とが困難となる。

このため、従来、反応容器の器壁外面に沿って冷却用の
空気を通流させることにより、反応容器の器壁温度を反
応ガスの分解温度より低い温度に保持する工夫が行われ
ていた。第４図及び第５図は、斯かる器壁冷却を行う従
来の気相反応装置の模式的断面図であり、この中、第４
図に示す装置は試料を鉛直に配する縦型ベルジャ・タイ
プであり、また、第５図に示す装置は試料を水平に配す
る横型ベルジャ・タイプである。両図において、■は反
応容器であり、反応容器ｌには基板ｌＯを保持する回転
式支持台３が鉛直（第４図）又は水平（第５図）に収納
されており、器外には基板１０を加熱するために、反射
鏡４を備えた赤外線ランプ５が配されている。図中の白
抜き矢符は反応ガスの通流方向を示し、第４図の装置に
あっては、鉛直下方に、また、第５図の装置にあっては
、中央から管周縁に向かって通流する。

これらの装置においては、反応容器の管壁にシリコン等
の反応ガスの分解生成物が付着することを、反応容器の
器壁外面に沿って空気を通流させ、器壁を反応ガスの分
解温度以下に保持することにより防止していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記従来装置における器壁冷却方法は、反応容
器の外壁に沿って冷却用ガスを通流させて器壁の熱を奪
うのみであり、物理的に器壁への付着を防止する方法で
はないため、多量の冷却用ガスを必要とした。また、器
壁温度がたとえ反応ガスの分解温度以下であっても、反
応ガス自体が凝縮して器壁内面に付着する場合があり、
斯かる付着を防止することはできなかった。このため、
加熱器による有効な加熱をなし得ず、加熱効率の低下に
伴う不経済性が問題となっていた。また、内壁への反応
ガス分解生成物の付着は、反応容器内の反応ガス濃度に
ばらつきを生じさせ試料に均一な処理を施すことを困難
にしていた。このため、従来、反応容器の内壁に反応ガ
スの分解生成物の付着が生ぜず、しかも、基板等の試料
上に均一な処理をなし得る気相反応装置の出現が望まれ
ていた。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであって、反
応ガス及びその分解生成物の器壁への付着を防止するこ
とにより効率良く基板を加熱し得ると共に、基板等の試
料上に均一な表面処理をなし得る気相反応装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の気相反応装置にお
いては、反応容器を反応室と通流室との内外二室に分室
し、反応室の反応ガス流路断面を下流側ほど小さ（した
。

すなわち、本発明は、反応ガスを導入して気相反応を行
う管壁を赤外線透過性の素材にて形成した反応容器と、
該反応容器に収容された試料を器外から加熱するための
赤外線加熱器とを備えた気相反応装置において、前記反
応容器は複数の連通孔を有する隔壁にて内外二室に分室
され、内側を反応室、外側を前記連通孔から前記反応室
に向けて噴出するガスの通流室とし、前記反応室は反応
ガスの流路断面を下流側ほど小さく形成してあることを
特徴とする。

【作用〕

上記のように構成された本発明の気相反応装置において
、反応容器の器壁に反応ガスの分解生成物等が付着しな
いため、赤外線加熱器により反応容器に収容された試料
は効率良く加熱されると共に、反応室の反応ガス流路断
面が下流側ほど狭く形成されているため、試料に均一な
処理が施される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は、本発明の気相反応装置の模式図である。図
において、１は赤外線透過性の素材である石英製の横型
ベルジャタイプの反応管であり、反応管ｌの管内には被
処理試料である４枚の基板２を載置す・る円形の回転式
支持台３が支持面を水平にして配されており、反応管ｌ
の管外上方には、反射鏡４が付属した赤外線ランプ５が
管内の基板２と対向して配されている。反応管ｌの赤外
線ランプ５に面する側の管内は、多数の連通孔を有する
石英製の隔壁２にて内側を反応ガスＢが通流する反応室
６に、また、外側を連通孔から噴出するガスＣが通流す
る通流室７に分室されている。なお、噴出ガスＣの導入
口は図示を省略している。また、反応ガスＢを反応室６
に導入するために反応ガス通流ガイド８が反応管１の上
壁及び隔壁２に挿嵌されており、反応ガス通流ガイド８
は下流側ほどその流路断面が漸減する反応ガス通流空間
を反応室６内に形成している。第２図及び第３図は、こ
の流路断面が漸減する反応ガス通流ガイド８の一例を示
す図面であり、この中、第２図は第１図の平面的模式図
であり、反応ガスＢの通流方向を余す。また、第３図は
同側面的模式図であり、反応ガスＢの流路断面が漸減す
る様子を示す。第２図にみるように、反応ガス導入口１
１より導入された反応ガスＢは反応ガス通流ガイド８に
案内されて支持台３上をその直径方向に一端から他端に
向かって通流する。また、第３図に示す側面図にみるよ
うに、下流側ほど反応ガス通流ガイド８の流路断面が漸
減するようにその上壁面が下流側ほど低く形成されてい
る。すなわち、側面視において断面は台形形状をなし、
また、正面視における断面は下方が開口した略コの字状
をなし、その上壁は下流側に向かうにつれて直線的に低
くなっている。なお、図中符号９は冷却用のガスＡを反
応管ｌの外部に突出する反応ガス通流ガイド８の外面に
沿って通流させるための冷却用ガス導入管である。

次に、以上の如き気相反応装置を用いて、シリコン基板
上にシリコン単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる場
合の操作方法について説明する。

先ず、支持台３上にシリコン基Ｆｉ２を載置する。

次いで、冷却用ガス導入管９より空気を赤外線ランプ５
に面する反応管１の外壁に沿って通流させると共に、水
素ガスを適宜の圧力で図示しない導入管を介して通流室
７に導入し、また、反応ガスとしてシリコンガスを反応
ガス導入口１１を介して反応室６に導入する。そうする
と、通流室７に導入された水素ガスが隔壁２の連通孔よ
り反応室６に噴出して、シリコンガスが隔壁２に近づく
ことが阻止される。このため、反応管１は勿論のこと、
隔壁２にもシリコンガス及びその分解生成物が付着する
ことはない。

なお、本実施例では、支持台３上に複数の基板１０を載
置して気相反応を行う場合として支持台３を回転可能に
構成したが、本発明は斯様な回転可能な支持台を備える
気相反応装置に限定されないことは勿論である。但し、
回転可能に構成した場合は、反応ガスの通流方向が周期
的に逆転するため、より均一な処理を基板に施すことが
できる。

また、以上の実施例では、支持台３上を直径方向一端よ
り他端に向かってその流路断面が漸減する反応ガス通流
ガイド８を用いたが、本発明は斯がる構成の反応ガス通
流ガイドに限られず、反応ガス流路断面が下流側ほど漸
減する構成であれば、例えばベルジャ上壁中央部に反応
ガス導入孔を開設し、該反応ガス導入孔より反応室６に
導入した反応ガスを反応管１の周縁部に向けて四方に通
流させるようにしても良い。または吸込口を中央に設け
て４方から反応ガスを通流させる。また、本発明の気相
反応装置においては冷却用ガスによる器壁外面の冷却は
本来不要であるが、反応ガス通流ガイド８の器壁内面に
反応ガスの分解生成物が付着するのを防止するためには
、本実施例の如（、反応ガス通流ガイド８の器壁外面に
沿って冷却用ガスが通流するように構成することが望ま
しい。

このように、反応ガス通流ガイド８の流路断面を下流側
程小さく形成することにより、基板１０上の反応ガス濃
度が低下する下流側程反応ガスの通流速度が大きくなる
。この結果、基板１０全面に亘って均一な処理を施すこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明の気相反応装置においては、反応容器の外壁に沿
って冷却用ガスを通流させると共に、複数の連通孔を備
えた隔壁にて反応容器の器内を内側を反応室、外側をキ
ャリアガスの通流室とする内外二室に分室し、通流室に
キャリアガスを導入して連通孔から反応室に向けて噴出
するように構成したので、反応容器及び隔壁の壁面に反
応ガスの分解生成物の付着が生じず赤外線による試料の
加熱効率の低下を防止し得ると共に、反応ガスの流路断
面が下流側に行くほど小さくなるように構成したので、
試料に均一な処理を施すことができる等、本発明は優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気相反応装置の模式図、第２図及び第
３図は反応ガス通流ガイドの模式的説明図、第４図及び
第５図は従来の気相反応装置の模式図である。 ｌ・・・反応管、２・・・隔壁、３・・・支持台、４・
・・反射鏡、訃・・赤外線ランプ、６・・・反応室、７
・・・通流室　８・・・反応ガス通流ガイド、９・・・
冷却用ガス導入管、１０・・・基板、１１・・・反応ガ
ス導入口 特　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士
　河　　野　　登　　夫Ｚ４［！］ 鴇　５　凹

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、反応ガスを導入して気相反応を行う管壁を赤外線透
   過性の素材にて形成した反応容器と、該反応容器に収容
   された試料を器外から加熱するための赤外線加熱器とを
   備えた気相反応装置において、前記反応容器は複数の連
   通孔を有する隔壁にて内外二室に分室され、内側を反応
   室、外側を前記連通孔から前記反応室に向けて噴出する
   ガスの通流室とし、前記反応室は反応ガスの流路断面を
   下流側ほど小さく形成してあることを特徴とする気相反
   応装置。